CN106835218B - 一种阳极变速运动式电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳极变速运动式电镀装置，属于电镀装置技术领域，包括用于电镀的镀槽，所述镀槽内设有阴极工装，所述阴极工装上安装有阴极工件，所述镀槽上设有用于与阴极工件发生电镀作用的阳极装置；所述镀槽上设有用于阳极装置沿所述镀槽运动的传动装置。本发明无需大容量的电能，无需降温设备，可以实现小横截面的电镀，且节省电能，保证使用寿命。

Description

一种阳极变速运动式电镀装置

技术领域

本发明属于电镀设备技术领域，具体涉及一种阳极变速运动式电镀装置。

背景技术

电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用。不少硬币的外层亦为电镀。传统的电镀槽结构图如图1所示，传统的电镀主要有以下几种方式：

1)固定式阳极电镀工艺，其具有以下缺点：

首先，因为所有阳极均为固定式，则需要在电镀过程中全部导通，对于较小工件则没有问题；而对于超大超长件，全部通电需要极大的电流。不但会造成导电铜牌发红发热，更甚者会造成工件烧坏变形；而且还会对电镀液的降温系统造成威胁；另外大电流还会增加电镀电源的设备投资。

其次，多根阳极同时导通还会造成导电不均匀的问题。因为阳极数量较多，难免会因为铜牌表面氧化和铅阳极表面钝化的程度不同而影响电流的导通能力，从而影响电流的平均分布。这样就会造成工件电镀层的厚度不均匀问题。

再次，固定式阳极电镀中，电镀层厚度不均，形成马鞍形电镀层的缺陷。

2)滚镀式电镀工艺，其缺点是，仅能进行圆柱形工件的电镀；电镀过程中，工件会露出溶液表面，造成镀层结合力不良的风险较大；需要的电镀辅助工装较多，工装装卸不便，易造成电镀件的损伤。

3)移动阴极式电镀工艺，其缺点有：仅适合于小件的电镀，对于大件则不易实现；对于一条生产线，只能对定型产品进行电镀，通用性差。

4)移动阳极式电镀工艺，其缺点有：

一般的移动式阳极电镀工艺，因为阳极是根据提前设置好的参数做定速运动，无法做到根据工件各段的尺寸情况进行动态调整，所以不能够做到对于工件各段镀层厚度的精确控制。

5)连续电镀，其缺点有为：一套设备只能镀定型产品，对于不同产品的适应性较弱；对于密封套的损耗较大；工件未镀部分在溶液之外，如果处理不当，产生氧化后会影响镀层结合力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无需大容量电源、无需降温设备、可以实现小横截面电镀的阳极变速运动式电镀装置，其具有无需所有面积通电的特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种阳极变速运动式电镀装置，包括用于电镀的镀槽，所述镀槽内设有阴极工装，所述阴极工装上安装有阴极工件，所述镀槽上设有用于与阴极工件发生电镀作用的阳极装置；

所述镀槽上设有用于阳极装置沿所述镀槽运动的传动装置。

在本发明的一个优选实施例中，所述阳极装置包括小车、阳极和连接板，所述阳极设置于所述小车的端部，所述连接板设置于小车的侧部。

在本发明的一个优选实施例中，所述镀槽两侧的上端面设有用于小车滚动的导轨。

在本发明的一个优选实施例中，还包括沿所述镀槽两侧设置的传动链条，所述传动链条在所述传动装置的作用下带动小车运动；所述连接板与所述传动链条连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述镀槽上还设有用于固定传动链条的链轮。

在本发明的一个优选实施例中，所述镀槽内设有用于放置固定和导电所述阴极工装的支撑座。

在本发明的一个优选实施例中，所述支撑座为V型铜座。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一控制单元，所述阳极工装上设有用于电流/电压检测装置，所述传动装置上设有驱动装置，所述电流/电压检测装置与所述控制单元的输入端连接，所述驱动装置通过驱动模块与所述控制单元的输出端连接。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明进行电镀时，不需要配备容量很大的电源(尤其是对于镀铬而言)，在传统固定式阳极电镀工艺中，工件的电镀面需要全部通电同时电镀，所以需要较大的电流，对于镀铬工艺的单位电流密度远大于其他电镀工艺的情况下更是如此(尤其是对于超大面积的工件)，而阳极变速移动式电镀工艺则不需要所有面积同时通电，从而降低了总电流，使得电源投资得以降低，另外也降低了电阻损耗，同时达到节能降耗的目的。不需要配备很大的降温设备。

本发明无需所有面积同时通电，从而降低了总电流，使得电阻消耗得以大幅降低，因此同时也减小的降温设备投入，可以使成本进一步降低。而在一般电镀过程中，所施加的电流一方面用于镀层的沉积，另一方面也不可避免的产生电阻损耗(就是发热)。根据欧姆定律，电流越大，发热越大，发热越大，电阻也会相应增加，更加剧了电能的损耗，而且会使溶液温度急剧上升。所以电镀生产中都会配备相应的降温设备，以达到电镀液温度维持在工艺范围内。

本发明能够对于横截面积过小，导电困难的产品进行电镀。当有些工件，为细长形状，且为空心时，则电流的导通会有困难，这是因为工件的横截面积过小。根据电阻定律，电阻的大小跟导体的横截面积成反比，则横截面积越小，电阻越大，能够导通的电流则越小。采用传统工艺对此类产品进行电镀时，会因为电流不能够从一端完全导通到另一端，无法达到工艺要求的电流密度，所以镀层的厚度也是由一端逐渐下降。因此工件的镀层会出现一端厚，一端薄；甚至从一段开始往后没有镀层的现象。

阳极变速运动式电镀工艺的一个特性就是采用“局部导电”的方式，使得电镀过程中的总电流得以大幅降低，所以因为横截面积不足导致的电流密度不够的问题得以解决。能够根据设定的参数精确自动控制镀层厚度；以往的电镀工艺，无论是固定式阳极，还是滚镀等，因为参数，设备的功能都是固化的，所以不具备精确自动控制镀层厚度的能力。而阳极变速运动式电镀工艺采用移动阳极，检测当前电流的大小，依据库伦法则和欧姆定律实时计算出阳极移动到的当前位置的镀层沉积状态，实时调整阳极的运动速度和电流大小，达到精确控制电镀层厚度的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的固定式阳极电镀槽；

图2为本发明提供的一个具体实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的另一个具体实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的一种阳极变速运动式电镀装置的电路原理图；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1、支撑座；2、导轨；3、阴极工装；4、阳极装置；4-1、小车；4-2、阳极；4-3、连接板；5、传动装置；6、镀槽；7、链轮；8、传动链条；9、阴极工件；10、电流/电压检测装置；11、驱动模块；12、驱动模块；13、控制单元。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1

参照附图2-4所示，本发明提供的一种阳极变速运动式电镀装置，包括用于电镀的镀槽6，所述镀槽6内设有阴极工装3，所述阴极工装3上安装有准备电镀的阴极工件9，所述镀槽6上设有用于与阴极工件9发生电镀作用的阳极装置4；通过阳极装置4实现了与阴极工件9的电镀。

其中，阴极工件9即为需要电镀的产品，电镀工艺中，阴极就是要产生镀层的产品。将要电镀的产品接在阴极，浸入溶液，并通上合适的电流，这时阴极就会有镀层开始沉积。

为了实现阳极变速运动的电镀，所述镀槽6上设有用于阳极装置4沿所述镀槽6运动的传动装置5。

具体地，所述阳极装置4包括小车4-1、阳极4-2和连接板4-3，所述阳极设置于所述小车4-1的端部，所述连接板4-3设置于小车4-1的侧部。传动装置5运动时，带动小车4-1运动，进而阳极4-2也随之运动。

具体地，阳极4-2为铅制合金，用于与阴极产生电化学反应，将金属镀层沉积在阴极上。常见形式有铅板和铅柱等。

进一步地，为了方便小车4-1滚动实现阳极的变速运动，所述镀槽6两侧的上端面设有用于小车4-1滚动的导轨2。导轨2的加入，方便引导小车4-1实现运动，其可以采用金属或者其它材料制成。其中，导轨2的作用是支撑小车4-1运动，其材质可以是金属材料也可以是非金属材料或者其组合件，但要求其有一定的耐腐蚀性。

进一步地，还包括沿所述镀槽6两侧设置的传动链条8，所述传动链条8在所述传动装置5的作用下带动小车4-1运动；所述连接板4-3与所述传动链条8连接。

具体地，所述镀槽6上还设有用于固定传动链条8的链轮7。

为了方便放置阴极工装3，所述镀槽6内设有用于放置固定和导电所述阴极工装3的支撑座1。其中，所述支撑座1为V型铜座。采用V型铜座可以有效避免阴极工装3掉落，V型的两侧部很好的夹持住了阴极工装3，保证了其运动中连接的稳定性。

为方便控制，还包括一控制单元13，所述阳极工装3上设有用于电流/电压检测装置10，所述传动装置5上设有驱动装置11，所述电流/电压检测装置10与所述控制单元13的输入端连接，所述驱动装置11通过驱动模块12与所述控制单元13的输出端连接。

其中，控制单元13的目的主要是控制整个使用中的传动，以及根据电镀情况对传动速度等进行改变。

本申请中，控制单元13可以为PLC或者专门设计的嵌入式控制板；其中，移动速度动速度是通过传动装置5来控制的，具体是：控制单元根据分流器反馈回来的电流值，使用控制算法(程序)，实时线性的通过变频器调节传动装置5的电机转速来达到控制移动速度的目的；电流是通过控制单元将实时计算得出的电流值通过4-20ma或RS485反馈给电源，达到实时控制的目的。

决定镀层厚度的最主要因素就是沉积时间和电流密度，移动速度就是用来变相控制沉积时间的(较慢的运动速度相当于延长沉积时间，较快的运动速度相当于缩短沉积时间)，然后电流密度也通过实时控制达到了精确可控，从而实现精确控制的目的。

在使用以往的固定模式进行电镀时，较大的电流密度，较小的横截面积，较大的电阻，则意味着较大的压降和功耗。而此装置则采用动态的方法来进行电镀，从而解决了以往电镀工艺中的不足。

实施例2

使用本发明时，参照附图2-4，首先将镀槽6水平安装于地面基准之上，然后在镀槽6上端面的两侧安装小车导轨2，将小车4-1放置于导轨2之上，并将小车4-1上的连接板4-3连接在传动链条8上，使其能够在传动装置5的牵引下来回滑动。另外阴极工件9安装在阴极工装3上，而阴极工装3则架在镀槽6上端面的V型铜座1上，用于固定和导电。

本实施例中的电镀过程具体如下：

首先需要进行镀前处理；

然后入槽电镀；

1)将镀前处理好的工件按照工艺要求，安装好工装，架在V型铜座1上。

2)启动自动控制单元，这时控制单元会启动小车，并通上电源，开始电镀。

3)达到预期镀层厚度后，小车自动停止，关掉电源，电镀结束(这个过程，也可以是人工干预操作)。进入镀后处理阶段。

最后进行镀后处理。

其中，镀前处理和镀后处理都是在未在本申请的装置中使用，且镀前处理和镀后处理主要操作就是除油和清洗。

本发明的工作原理：在确定工艺参数的条件下，启动传动装置5，移动小车4-1使其在传动链条8的带动下开始做往复运动，镀槽6中的阴极工件9逐渐与阳极4.2反应，与此同时，安装于阳极导电缆上的电流检测装置实时监控电流状态，并根据欧姆定律和库伦法则计算阴极当前位置的镀层沉积情况，自动匹配小车的移动速度和控制电流的大小，从而达到对镀层的精确控制。

本发明使用时，不需要配备容量很大的电源，尤其是对于镀铬而言，因为镀铬需要的电流密度为所有镀种中最大，为30A/dm2，而其他镀种一般不会超过5A/dm2。因此镀铬在电镀工艺中效果更加显著。

本发明使用时，不需要配备很大的降温设备。因为本申请中，不需要所有面积同时通电，从而降低了总电流，使得电阻消耗得以大幅降低，因此同时也减小的降温设备投入，可以使成本进一步降低。

本申请中，对横截面积过小，导电困难的产品方便进行电镀。

当有些工件，为细长形状，且为空心时，则电流的导通会有困难，这是因为工件的横截面积过小。根据电阻定律，电阻的大小跟导体的横截面积成反比，则横截面积越小，电阻越大，能够导通的电流则越小。

阳极变速运动式电镀工艺的一个特性就是采用“局部导电”的方式，使得电镀过程中的总电流得以大幅降低，所以因为横截面积不足导致的电流密度不够的问题得以解决。

能够根据设定的参数精确自动控制镀层厚度。本申请采用移动阳极，随时检测当前电流的大小，然后控制单元依据库伦法则和欧姆定律实时计算出阳极移动到的当前位置的镀层沉积状态，实时调整阳极的运动速度和电流大小，达到精确控制电镀层厚度的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种阳极变速运动式电镀装置，其特征在于，包括用于电镀的镀槽（6），所述镀槽（6）内设有阴极工装（3），所述阴极工装（3）上安装有阴极工件（9），所述镀槽（6）上设有用于与阴极工件（9）发生电镀作用的阳极装置（4）；

所述镀槽（6）上设有用于阳极装置（4）沿所述镀槽（6）运动的传动装置（5）；

所述阳极装置（4）包括小车（4-1）、阳极（4-2）和连接板（4-3），所述阳极设置于所述小车（4-1）的端部，所述连接板（4-3）设置于小车（4-1）的侧部；

所述镀槽（6）内设有用于放置固定和导电所述阴极工装（3）的支撑座（1）；

所述支撑座（1）为V型铜座。

2.根据权利要求1所述的一种阳极变速运动式电镀装置，其特征在于，所述镀槽（6）两侧的上端面设有用于所述小车（4-1）滚动的导轨（2）。

3.根据权利要求2所述的一种阳极变速运动式电镀装置，其特征在于，还包括沿所述镀槽（6）两侧设置的传动链条（8），所述传动链条（8）在所述传动装置（5）的作用下带动小车（4-1）运动；所述连接板（4-3）与所述传动链条（8）连接。

4.根据权利要求3所述的一种阳极变速运动式电镀装置，其特征在于，所述镀槽（6）上还设有用于固定传动链条（8）的链轮（7）。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种阳极变速运动式电镀装置，其特征在于，还包括一控制单元（13），所述阴极工装（3）上设有用于电流/电压检测装置（10），所述传动装置（5）上设有驱动装置（11），所述电流/电压检测装置（10）与所述控制单元（13）的输入端连接，所述驱动装置（11）通过驱动模块（12）与所述控制单元（13）的输出端连接。